JP5527887B2

JP5527887B2 - 金属伸線用ダイス及びスチールコードの伸線方法

Info

Publication number: JP5527887B2
Application number: JP2010040323A
Authority: JP
Inventors: 信行鬼塚
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: JP2011173156A

Description

本発明は、金属伸線用ダイス及びスチールコードの伸線方法に関するものである。

タイヤなどのゴム製品を補強するためのスチールコードは、ゴムとの密着性を向上させる銅合金、例えば黄銅がめっき処理により表面に形成されているコードであり、めっき処理に複数のダイスを用いた伸線工程を行い順次に縮径させる。このようなスチールコードの伸線工程には従来、ダイヤモンドダイスが用いられていた。その理由は、ダイヤモンドが超硬合金に比べて耐摩耗性に優れ、また、粒径０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下程度のダイヤモンド粒を金属バインダーと共に焼結してなるダイヤモンドダイスは、伸線中にスチールコードを伸線するときに、スチールコード表面のめっき層の結晶組織を微細化することができるからである。スチールコード表面のめっき層の結晶組織を微細化できると、めっき層中の銅がゴム製品中の硫黄と、より強固に結合し、接着性が向上するので、例えばゴム製品がタイヤの場合は、タイヤ性能が向上する。

しかしながら、ダイヤモンドダイスは高価であり、よって伸線コストの低下を図るときに、ダイヤモンドダイスの使用がコスト低減の制約になり得るものであった。

ダイヤモンド以外の材料をダイスに用いる技術に関し、超硬合金よりなるダイスについて、溶接用ワイヤの冷間押し出し用ダイス（特許文献１）、継目無し管等の熱間押し用ダイス（特許文献２）及び線材の引き抜き加工時の表面酸化物切削用の皮剥きダイスがある（特許文献３）。

特開２０００−１５８１８５号公報特開平６−９９２１６号公報特開平８−３９１３２号公報

スチールコードの伸線工程に用いるダイヤモンドダイスは高価であった。また、特許文献１ないし３に記載のダイスはスチールコードの伸線に用いられているものではなく、また、スチールコード表面のめっき層の結晶組織を微細化するものではなかった。したがって、ダイヤモンドダイスの代わりに従来の超硬合金を用いた場合には、耐摩耗性が劣り、また、ダイヤモンドダイスを用いた場合と同様の、表面めっき層の結晶組織が微細化されたスチールコードを得ることができなかった。

本発明は、上記の問題を有利に解決するものであり、伸線コストの低下を図ることができ、かつ、スチールコード表面のめっき層の結晶組織を微細化することができる金属伸線用ダイス及びスチールコードの伸線方法を提供することを目的とする。

本発明の金属伸線用ダイスは、炭化物粒を主成分とする超硬合金よりなり、この炭化物粒が粒径０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満の粒径の小さな粒と、粒径０．０４ｍｍ以上１ｍｍ以下の粒径の大きな粒とからなることを特徴とする。

この炭化物粒は、好適には炭化タングステン粒とすることができる。

炭化物粒における粒粒径の小さな粒の割合が６０％以上７０％以下、粒径の大きな粒の割合が３０％以上４０％以下の範囲であることが好ましい。

本発明のスチールコードの伸線方法は、炭化物粒を主成分とする超硬合金よりなるダイスであって、この炭化物粒が粒径０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満の粒径の小さな粒と、粒径０．０４ｍｍ以上１ｍｍ以下の粒径の大きな粒とからなる金属伸線用ダイスを用いて、銅合金層が表面に形成されたスチールコードを伸線することを特徴とする。

本発明の金属伸線用ダイスによれば、粒径の異なる炭化物粒を含む超硬合金からなることから、ダイヤモンドダイスを用いた場合と同様にめっき層の結晶組織の微細化を行うことができ、よってダイヤモンドダイスよりも低コストのダイスによりダイヤモンドダイスと同等のスチールコードの伸線を実施することができる。

スチールコードを伸線するダイスの模式的な断面図である。本実施形態のダイスの表面近傍の模式な拡大断面図である。

以下、本発明の金属伸線用ダイスの実施形態を、図面を用いつつ具体的に説明する。

図１に示す、本発明の一実施形態のダイスの模式的な断面図において、金属伸線用ダイス１は、金属を伸線するダイスであって、例えばスチールコード２を伸線して縮径する。この金属伸線用ダイス１により伸線されるスチールコード２は、鋼線２１の表面上に亜鉛等の銅合金めっき層２２が形成されている。

金属伸線用ダイス１の表面近傍の模式的な拡大断面図を図２（ａ）に示すように、金属伸線用ダイス１は、高融点金属の炭化物粒１１を主成分とし、この炭化物１１と金属１２とを焼結結合した超硬合金よりなる。この炭化物粒１１は、粒径０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満の粒の粒径の小さな１１ａと、粒径０．０１ｍｍ以上の粒径の大きな粒１１ｂとからなる。この金属は、１質量％以上１０質量％以下の含有率で混合することが好ましい

炭化物粒１１は、好適には炭化タングステン（ＷＣ）粒とすることができ、金属１２は、例えばコバルトとすることができる。もっとも、炭化物粒１１は炭化タングステン粒に限定されず、この他にＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２及びＭｏ_２Ｃを用いることができる。金属１２は、コバルトに限定されず、この他にニッケルを用いることができる。つまりスチールコードを伸線するダイス用の超硬合金として適用される炭化物粒、金属を用いることができる。

従来のダイヤモンドダイスにおいて、スチールコードのめっき層の結晶組織を微細化できるのは、めっきされたスチールコードがダイヤモンドダイスを通過する際、ダイス表面からダイヤモンド粒の一部が脱落し、この脱落部分にスチールコードの表面のめっき金属が付着して、この付着しためっき金属とスチールコード表面のめっき金属とで摩擦を生じるためと考えられる。

本実施形態の金属伸線用ダイス１は、炭化物粒１１が、粒径０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満の粒径の小さな粒１１ａと、粒径０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の粒径の大きな粒１１ｂとからなることにより、上記のダイヤモンドダイスと同様にスチールコードのめっき層の結晶組織を微細化できる。これを詳細に述べると、一般に炭化物粒、例えば炭化タングステン粒の硬度と粒径とは反比例する関係にある。したがって、金属伸線用ダイス１の炭化物粒１１が、粒径の小さな粒１１ａと、粒径の大きな粒１１ｂとからなる本実施形態では、伸線中に粒径の大きな粒１１ｂが粒径の小さな粒１１ａよりも早く摩耗し、この摩耗した部分にスチールコードの表面のめっき金属が付着する。この付着しためっき金属とスチールコード２表面のめっき金属２２とで摩擦が生じる結果、スチールコードのめっき層の結晶組織を微細化できる。

また、本実施形態の金属伸線用ダイス１は、炭化物粒１１が、粒径の小さな粒１１ａと、粒径の大きな粒１１ｂとからなることから、粒径の大きな粒１１ｂが摩耗しても、その近辺に存在する粒径の小さな粒１１ａは摩耗し難いので、この粒径の小さな粒１１ａにより、金属伸線用ダイス１の硬さ、耐摩耗性を維持することができ、よって長寿命のダイスとすることが可能となる。

本実施形態と比較するための図２（ｂ）に示す従来の超硬合金よりなるダイス１００は、粒径の小さな炭化物粒１０１と金属１２とを焼結結合したものであり、この粒径の小さな炭化物粒１０１によりダイス１００の硬さ、耐摩耗性は確保されていて、また、摩耗した部分にスチールコードの表面のめっき金属が付着するが、本実施形態のようなスチールコードのめっき層の結晶組織を微細化する効果は小さかった。

本実施形態において炭化物粒１１のうち粒径の大きな粒１１ｂは、粒径０．０１ｍｍ以上のものとする。好ましくは粒径０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下のものとする。より好ましくは、粒径０．０４ｍｍ以上１ｍｍ以下のものとする。ここにおいて、粒径とは、一粒を球と考えた場合の直径と定義できる。粒径の大きな粒１１ｂの粒径が０．０１ｍｍよりも小さいと粒径の小さな粒１１ａとの区別ができず、また、粒径が０．０４ｍｍよりも小さいとめっきを十分に微細化できないという不利がある。また、粒径の大きな粒１１ｂの粒径が１ｍｍよりも大きいとスチールコードにキズが入るという不具合を招くおそれがある。したがって、粒径の大きな粒１１ｂは、粒径０．０１ｍｍ以上であって、好ましくは０．０４ｍｍ以上であり、また、１ｍｍ以下であるのが好ましい。

本実施形態において炭化物粒１１のうち粒径の小さな粒１１ａは、粒径０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満のものとする。粒径の定義は上述と同じである。粒径の小さな粒の粒径が０．００６ｍｍよりも小さいとコストが高いという不利があり、粒径の大きな粒の粒径が０．０１ｍｍ以上では粒径が大きくなって耐摩耗性が劣るという不具合がある。したがって、粒径の小さな粒１１ａは、粒径０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満の範囲のものとする。

本実施形態の金属伸線用ダイスにおける、上記粒径の大きな粒１１ｂと上記粒径の小さな粒１１ａとの割合は、粒径の小さな粒の割合が６０％以上７０％以下、粒径の大きな粒の割合が３０％以上４０％以下の範囲とすることができる。粒径の大きな粒１１ｂの割合が多いと耐摩耗性が劣り、一方、粒径の小さな粒１１ａの割合が多いとめっき微細化にムラができるという傾向がある。したがって、粒径の小さな粒１１ａの割合を６０％以上７０％以下、粒径の大きな粒１１ｂの割合を３０％以上４０％以下の範囲とすることが好ましい。

本発明の伸線方法の実施形態は、上記実施形態の金属伸線用ダイス１を用いて銅合金層２２が表面に形成されたスチールコード２を伸線するものである。本実施形態の伸線方法によれば、表面のめっき層２２の組織が微細化されたスチールコード２を、安価な超硬合金ダイスを用いて伸線することができる。

（実施例）
ＷＣ−Ｍｏ（炭化タングステン−モリブデン）系超硬合金において、ＷＣ粒を０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満の粒の割合が６５％、粒径０．０４ｍｍ以上１ｍｍ以下の粒の割合が３５％の範囲とした超硬ダイスを作製し、この超硬ダイスを用いて直径０．２ｍｍ、表面の銅めっき層厚さが０．００１ｍｍのスチールコードを伸線した。伸線後のスチールコードの表面を観察したところ、めっき層の組織が微細化されていることを確認できた。

（比較例）
一方、比較例としてＷＣ粒が０．００８ｍｍの粒径になる超硬ダイスを作製し、この粒径以外は上記実施例と同様の条件でスチールコードを伸線した。伸線後のスチールコードの表面を観察したところ、めっき層の組織の微細化は、十分には確認できなかった。

以上、本発明の金属伸線用ダイスを、実施例を用いて具体的に説明したが、本発明の金属伸線用ダイスは、実施例の記載によって限定されるものではなく、当業者の技術常識を勘案して本願の明細書に記載された範囲内で幾多の変形が可能である。例えば、実施例においては、金属伸線用ダイスが、ＷＣ−Ｍｏ系の超硬合金であるが、この超硬合金には、ダイヤモンド粒子を有する超硬合金であってもよく、このようなダイヤモンド粒子を有する超硬合金からなる金属伸線用ダイスは、本発明の所期した効果を達成し得る。

１金属伸線用ダイス
２スチールコード
１１炭化物粒
１２金属
２１鋼線
２２銅合金めっき層

Claims

炭化物粒を主成分とする超硬合金よりなり、この炭化物粒が粒径０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満の粒径の小さな粒と、粒径０．０４ｍｍ以上１ｍｍ以下の粒径の大きな粒とからなることを特徴とする金属伸線用ダイス。
前記炭化物粒が炭化タングステン粒であることを特徴とする請求項１記載の金属伸線用ダイス。
前記炭化物粒における粒径の小さな粒の割合が６０％以上７０％以下、粒径の大きな粒の割合が３０％以上４０％以下の範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の金属伸線用ダイス。
炭化物粒を主成分とする超硬合金よりなるダイスであって、この炭化物粒が粒径０．００６ｍｍ以上０．０１ｍｍ未満の粒径の小さな粒と、粒径０．０４ｍｍ以上１ｍｍ以下の粒径の大きな粒とからなる金属伸線用ダイスを用いて、銅合金層が表面に形成されたスチールコードを伸線することを特徴とするスチールコードの伸線方法。